细胞外信号调节激酶_丝裂原激活的蛋白激酶细胞信号转导通路与类风湿关节炎研究现状

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细胞外信号调节激酶／丝裂原激活的蛋白激酶细胞信号

转导通路与类风湿关节炎研究现状

胡佳亮黄清春陈秀敏

在细胞生命活动的过程中，不同的细胞相互问通信协调，将外界的信号传递至效应细胞胞内，启动特定的生理功能。传递信号的通路种类繁多，有其各自功能，也互相交义影响，而细胞外信号调节激酶（ｅｘｔｒａｅｅｌｌｕｌａｒｓｉｇｎａｌ—ｒｅｇｕｌａｔｅｄ“ｎａｓｅｓ，ＥＲＫ）通路就是将细胞外信号传递至细胞内的信号通路之一。

ＥＲＫ通路的主要生物学功能是促进细胞的分化和增殖，并参与炎症和应激等反应。而以滑膜增生和血管翳形成为主要病理表现的类风湿关节炎（ｒｈｅｕｍａｔｏｉｄａｒｔｈｒｉｔｉｓ，ＲＡ），其病理过程和ＥＲＫ通路的活动有着千丝万缕的联系．蹦此该通路在ＲＡ中的作用机制逐渐受到莺视，百ｒ能成为明确疾病病理和研发相关治疗药物的莺要领域。

１细胞信号转导通路

在多细胞牛物体内。信息在非直接接触的细胞之间传递需要借助于信号分子的作用。信号分子与相心的受体结合后引起效应细胞内的信号转导蛋向或第二信使水平的变化。从而启动相关的基冈转录或细胞分化、分裂、增殖。

根据所在位置的不同，受体一般可分为胞质，核受体与表面，膜受体。膜受体一般可以分为３大类：离子通道型受体、Ｇ蛋门耦联受体和酶耦联受体。酶耦联受体则叮分为４类，其中激活Ｒａｓ—ＭＡＰＫ通路和Ｐ１３Ｋ通路的主要是受体酪氨酸激酶（ＲＴＫｏ但是受体激活的下游信号通路并不绝对，例如Ｇ蛋一耦联受体、离子通道型受体也ｎｒ通过相关机制如信号通道的交互通话（ｃｍ鹪一ｔａｌｋ）激活ＥＲＫ通路。

２ＭＡＰＫ信号转导通路

ＥＲＫＩ／２通路属于丝裂原激活的蛋白激酶（ＭＡＰＫ）通路系统，也是其中得到研究最早、最系统和透彻的，因为Ｒａｓ是该通路．ｉ级酶链反应最上级ＭＡＰＫＫＫ（Ｒａｔ＂）的主要激活因子．故也将这类三级酶链的信号转导系统称为Ｒａｓ—ＭＡＰＫ通路。

２．１ＭＡＰＫ通路的分子生物学特征：ＭＡＰＫ通路在生物进化中高度保守，广泛存在于从酵母到人的各种真核细胞生物，其最明显的特点是有３个级联激活的激酶依次传递信号．按被激活的顺序称为丝裂原激活的蛋自激酶激酶激酶ＤＯＩ：１０．３７６０／ｅｍａ．ｊ．ｉｓｓｎ．１００７—７４８０．２０１０．０６．０１９

基金项目：中国博士后科学基金（２００７０４２０１４０）：全军医学科学技术研究“十一五”计划面上课题项目（８类）（０６［Ｂ１６１）

作者单位：５１００１０广州军区广州总医院风湿免疫科（第一作者现为广州中医药大学在读研究生）

通信作者：黄清春（ＭＡＰＫＫＫ／ＭＫＫＫ）。丝裂原激活的蛋白激酶激酶（ＭＡＰＫＫ／ＭＫＫ）．丝裂原激活的蛋ｎ激酶（ＭＡＰＫｏ上游激酶ＭＫＫＫＫ、小Ｇ蛋白家族成员Ｒａｓ、Ｒｈｏ，寡聚化等上游闪素可卣接激活ＭＫＫＫ而肩动该通路。ＭＡＰＫ家族的激酶在激活过程中依赖其共同的结构特征，即其磷酸化位点的三肽模体苏氨酸（１１１ｒ）一ｘ一酪氨酸（Ｔｙｒ），其中ｘ在ＥＲＫ通路是谷氨酸（Ｅ），Ｐ３８通路是＂氨酸（Ｇ），ＪＮＫ通路是脯氨酸（Ｐ），Ｔｈ卜Ｘ—Ｔｖｒ模序的双磷酸化使得ＭＡＰＫ途径得到激活。一些被激活后的Ｆ游底物可射通路产生负反馈调节作用，而一磐特异性磷酸酶（ＭＫＰｓ）对“Ｔｈ卜Ｘ—Ｔｖｒ，’模序的去磷酸化则导致ＭＡＰＫ的失活。２．２ＭＡＰＫ通路的家族成员构成：ＭＡＰＫ信号转导通路家族成员之间具有较高的问源性。在空间结构上也十分相似，可以分为几个亚族，早在１９９９年统计就已经鉴定出１４种ＭＫＫＫ，７种ＭＫＫ和１２种ＭＡＰＫ，近年来陆续发现了ＥＲＫ７，ＥＲＫ８等新的ＭＡＰＫ及其上游激酶，根据２００８年的统计发现的ＭＫＫＫ则更是达到了２１种。最Ｊ：游ＭＫＫＫ中最早得到研究的是与细胞生长和增殖有关的Ｒａｆ激酶，另有以激活Ｐ３８通路和ＪＮＫ通路为主的ＭＥＫＫ！．４等激酶；处于级联中游的ＭＫＫ目前得到研究的则主要为ＭＥＫＩ．７；而最下游的ＭＡＰＫ则分为ＥＲＫ、Ｐ３８和ＪＮＫ／ＳＡＰＫ３组成员。

ＥＲＫ／ＭＡＰＫ激酶是研究最为透彻的信号通道激酶。也是３个通路中发现成员最多的。以ＴＥＹ三肽模体构成的磷酸化位点为特征。除外得到深入研究的ＥＲＫ１／２以外，还有主要存在细胞核的ＥＲＫ３，通过Ｒａｓ依赖件通路被激活的ＥＲＫ４。被称为大ＭＡＰＫ通路（ＢＭＫＩ）的ＥＲＫ５，来源于同一基因Ｍａｐｋｌ５分属于大鼠和人类的ＥＲＫ７和ＥＲＫ８。这条通路主要受生长因子和其他丝裂原信号调控，也能被一些炎性细胞闲子和细胞应激激活。而以ＴＧＹ为特征磷酸化位点的Ｉ＇３８通路主要参与细胞的麻激、凋亡和免疫调控；以ＴＰＹ为磷酸化位点的ｃ－－ＪｕｎＮ端激酶／应激激活的蛋白激酶（ＪＮＫ俗ＡＰＫ）通路则主要受炎性细胞因子、感染和应激激活，在免疫应答和胚胎发育中具有重要作用。此外尚有ＮＬＫ（Ｎｉｍｏ—ｌｉｋｅｋｉｎａｓｅ）、ＭＯＫ（ＭＡＰＫ／ＭＡＫ／ＭＲＫｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇｋｉｎａｓｅ）等研究较少的类ＭＡＰＫ信号转导通路，它们与ＥＲＫ２有着３０％，４５％的同源性，执行着诸如下调Ｗｎｔ信号等功能。

各种上游激酶和下游底物之间既有特异性。又有相互交叉调节．通过其特异性的结合位点、特定的细胞内空间分布，不同的作用时问以及和其他信号通路的交互通话等可能的方式．对大量的外界刺激产生特异性的应答。

万方数据

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３ＥＲｌ９１／２信号转导通路

与ＥＲＫ相关的文献最早见于１９８２年对血小板衍生生长

因子（ＰＤＧＦ）和表皮细胞生长因子（ＥＧＦ）的研究．当时发现在

上述细胞因子的刺激下．细胞内一种４２０００的蛋白的酪铽酸

基团均发生了磷酸化。在２０世纪９０年代初期对其结构测序

后发现，它和酵母等低级生物的蛋向激酶Ｆｕｓ３、ＫｓｓＩ具有很

大的同源性，它们的激活均需有Ｔｖｒ和Ｔｈｒ的双重磷酸化。其

作用则是与细胞周期的调控相关．后来这种４２０００的蛋白激

酶就被命名为ＥＲＫＩ，另一种同源的４４０００分子则为ＥＲＫ２。

３．１ＥＲＫｌ／２通路的分子牛物学特征

ＥＲＫＩ，２作为研究最透彻的细胞信号通路。其经典激活途

径为Ｒａｓ—Ｒａｆｌ一ＭＥＫＩ／２一ＥＲＫＩ／２。Ｒａｓ属于Ｇ蛋白超家族中

的一族，多种受体可激活Ｒａｓ。以受体酪氨酸蛋白激酶

（ＲＴＰＫ）为例，与配体结合后的受体发生二聚化并活化自身蛋

白酪氨酸激酶，被激活后的Ｒａｓ从与ＧＤＰ结合的无活性状态

转化为有活性的ＧＴＰ结合状态。从而活化下游的Ｒａｆ蛋白以

控制该信号通路。Ｒａｆ有Ａ—Ｒａｆ、Ｂ—Ｒａｆ和Ｒａｆ－Ｉ共３种亚型，

Ａ—Ｒａｆ和Ｂ—Ｒａｆ主要在特定组织器官中表达，而Ｒａｆ－Ｉ则广

泛表达。Ｒａｆ－Ｉ的上游激活信号除外结合上述经典的小Ｇ蛋

白Ｒａｓ以外，还可以被磷酸化激活。上述３种Ｒａｓ激酶被激

活后．可在各自相关的组织中活化其下游的ＭＫＫ。即ＭＥＫＩ

和ＭＥＫ２。这两种高度同源的分子是ＥＲＫ通路中最主要的

ＭＫＫ，且特异性较高，仅可磷酸化少数底物。ＥＲＫ！／２通路的

ＭＡＰＫ即是ＥＲＫＩ和ＥＲＫ２，它们具有相当高的同源性，其激

活由活化的ＭＥＫＩ／２催化其活化环中的ＴＥＹ完成。激活后的

ＥＲＫ与ＭＥＫ脱离，可进一步激活胞质内底物或进入核内激

活其他Ｆ游底物。ＥＲＫ的失活可以通过其苏氨酸／酪氨酸位点

两者或其中之一的去磷酸化实现。

３．２ＥＲＫ１／２通路的底物

活化的ＥＲＫＩ／２进一步激活其底物，数目之多至今已达

１５０多种。ｆｆＩｉ且仍有新成员不断被发现。根据所处细胞内位置

不同，底物一般可分为细胞溶质、核受体、细胞骨架蛋内３

类。在ＥＲＫ的所有底物中，研究最透彻的是Ｅｌｋ—ｌ。其可通过

对ｃ一‰的适当调节参与诸如细胞增殖、分化和原癌基闪转

化等很多产生重要结果的细胞活动。在ＥＲＫ的胞质底物中，

对ＰＬＡ２的调节与产生花生ｌ，ｌｌ烯酸有关。ｆｆＩｉ后者是一种参与

细胞内许多重要生理现象的调节分子。在ＭＫｓ中，核糖体亚

单位激酶（ＲＳＫｓ）家族成员受到ＥＲＫ的特异性调节。其被激

活后可以独立转位至细胞核并磷酸化其中的一系列底物。

３．３ＥＲＫｌ／２通路激活所产生的生物效应

３．３．１细胞增殖：ＥＲＫｉ／２通路在细胞增殖中起到重要作用，

如抑制Ｒａｆ－Ｉ或过度表达非活性形式的ＭＥＫＩ均使ＮＩＨ３Ｔ３

细胞的增殖率降低，组成性激活Ｒａｆ－Ｉ或ＭＥＫｌ则加速其增

殖。而在对肿瘤细胞过度增殖的研究中则发现了更多与

ＥＲＫｌ／２相关的证据，约Ｉ／３的人类肿瘤其病理均与此通道具

有关联。ＥＲＫ通路的信号分子也可以干扰转化生长因子

（ＴＧＦ）一Ｂ介导的Ｓｍａｄ核转位所起到的抗增殖作用。从而促

进细胞增殖。而ＭＫＰｓ，Ｓｐｒｏｕｔｙ家族成员等各种对ＥＲＫ通路·４３ｌ·

抑制因子的失调也是肿瘤细胞异常增生的原因之一。

３．３．２细胞周期：人们最早认识ＥＲＫｎＣＵＰ发现其与酵母中的

蛋白激酶Ｆｕｓ３、Ｋｓｓｌ具有很大的同源性，而这两种调控细胞

周期的蛋白激酶也提示了ＥＲＫ在此方面的作用。在ＥＲＫＩ／２

通路对细胞周期进程的调节中，对Ｄ型细胞周期蛋门和ｃ—

ｎｌｖｃ的调控尤其重要。如激活后的ＥＲＫ可以卜．调ＡＰ．１家族

的转录因子以促进Ｄ型细胞周期蛋白的合成，也可能是促进

其转录后的表达。

３．３．３细胞凋亡：虽然ＥＲＫ通路常与细胞的生长、增殖等有

关细胞存活方面的作用联系在一起，但也有许多证据证明其

在凋亡中的作用，如ＭＥＫｌ特异性阻断剂ＰＤ９８０５９可以阻止

由过氧化氢诱导的少突神经胶质细胞和其他种类细胞的凋

亡。而在由活性氧簇、锌等导致的细胞凋亡过程中则检测到了

ＥＲＫ通路的激活。

３．３．４细胞存活：对细胞存活的作用机制也已得到部分阐明。

ＥＲＫ的高度激活可以使肿瘤细胞的凋亡率下降，并通过上调

Ｉ＞２１、Ｐ２７等依赖细胞周期蛋白的激酶（ＣＤＫ）的抑制物而使细

胞周期停滞。Ｂａｄ蛋白是Ｂｅｌ－２家族成员，它可以影响线粒体

膜的完整性和细胞色素Ｃ的释放，并阻ｌ卜抗凋亡基因Ｂｃｌ一２

和Ｂｃｌ—ｘｌ的功能，而ＥＲＫ则可以通过磷酸化Ｂａｄ使其与线

粒体隔离，以此保持抗凋亡基阂的作用。

３．３．５发育和分化：ＥＲＫＩ／２通路对发育和分化的影响辛要借

助了基因敲除技术的发展。ＥＲＫ基闪敲除小鼠出现了胸腺细

胞发育障碍，而ＥＲＫＩ／２通路则在一些类型的学习过程中体

现了其莺要性。

而除ＥＲＫＩ／２以外的ＥＲＫ３至ＥＲＫ８多条ＭＡＰＫ细胞信

号转导通路，目前研究尚不深入，与ＲＡ相关的研究则更少，

此不赘述。

４ＥＲＫ信号通路与ＲＡ关系的研究现状

ＲＡ是一种自身免疫性炎症性疾病，主要侵犯关节，以滑

膜增生、血管翳形成和关节软骨破坏为主要病理特征。自２０

世纪９０年代以来，人们对ＲＡ的发病机制从小分子炎症介

质、细胞因子、生长因子、趋化闪子、黏附分子、基质金属蛋白

酶（ＭＭＰｓ）等各个方面作了仔细研究，取得了很大进展，白细

胞介素（ＩＬ）一１、肿瘤坏死因子（ＴＮＦ）—ａ等细胞因子的拮抗剂

已逐一面世并应用于临床。然而在这许多的致病因素和最终

的病理改变之间，细胞信号转导通路扮演着怎样的角色？抑

制某条通路是否能起到与阻断其上游多个致病因子同样的效

果？又有何不良反应？众多的问题正在不断的研究中逐步得到

解答。

４．１ＥＲＫ信号通路活跃于ＲＡ诸多环节：早在人们关注ＲＡ

中的信号通路以前，对肿瘤的研究就已发现。ＥＲＫ通路许多

可能的下游靶点对于血管生成、细胞迁移、肿瘤侵犯和转移均

起到了关键性的作用，并影响可降解基底膜的蛋白酶表达．这

为了解ＲＡ中类似的病理变化带来了有益的启示。研究发现，

ＭＡＰＫ通路中的激酶在滑膜组织中广泛表达，与许多炎症相

关的细胞因子、转录因子关系密切。从上游看。在培养的成纤

维样滑膜细胞中ＥＲＫ，Ｐ３８，ＪＮＫ这３类激酶可在数分钟内被万方数据